《電子技術(shù)應用》
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基于cURL的在線環(huán)境報警系統(tǒng)的設計
張曉航1, 衛(wèi)明2, 孫廣旗3,高勝4
1.河北工程大學 城市建設學院,河北 邯鄲 056038;2.河北工程大學 經(jīng)濟管理學院,河北 邯鄲 056038; 3.新興鑄管股份有限公司,河北 武安 056300;4.邯鄲金世達科技有限公司,河北 邯鄲 056038
摘要: 根據(jù)新興鑄管股份有限公司現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向,利用cURL、LAMP等工具開發(fā)出一種在線環(huán)境報警系統(tǒng)。系統(tǒng)運行期間抓取數(shù)據(jù)3 417 536條,觸發(fā)警報104次,實現(xiàn)了無人值守、數(shù)據(jù)異常報警等功能,保證了環(huán)境效益、社會效益的雙向收益。
Abstract:
Key words :

  張曉航1, 衛(wèi)明2, 孫廣旗3,高勝4

  (1.河北工程大學 城市建設學院,河北 邯鄲 056038;2.河北工程大學 經(jīng)濟管理學院,河北 邯鄲 056038;3.新興鑄管股份有限公司,河北 武安 056300;4.邯鄲金世達科技有限公司,河北 邯鄲 056038)

  摘要:根據(jù)新興鑄管股份有限公司現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向,利用cURLLAMP等工具開發(fā)出一種在線環(huán)境報警系統(tǒng)。系統(tǒng)運行期間抓取數(shù)據(jù)3 417 536條,觸發(fā)警報104次,實現(xiàn)了無人值守、數(shù)據(jù)異常報警等功能,保證了環(huán)境效益、社會效益的雙向收益。

  關(guān)鍵詞:環(huán)境;報警系統(tǒng);LAMP;cURL;AVR

  0引言

  經(jīng)過30年改革開放,我國科學技術(shù)和生產(chǎn)力水平取得了舉世矚目的成就。與此同時,現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展和人類的不合理活動對環(huán)境造成了嚴重破壞[1],鋼鐵、煤炭等非環(huán)境友好型企業(yè)對環(huán)境造成的危害也受到越來越廣泛的關(guān)注。資料表明,2012年我國工業(yè)廢水排放量為2216億噸,廢氣中二氧化硫、氮氧化物、煙(粉)塵工業(yè)排放量分別為1 9227萬噸、1 6581萬噸、1 0293萬噸[2]。污染物的排放已成為制約我國可持續(xù)發(fā)展的一個重要障礙[3]。因此,尋找污染問題的解決途徑成為了當務之急。

  新興鑄管股份有限公司自2008年以來,相繼安裝環(huán)境在線監(jiān)測設備17臺套,其中,水在線1套,氣在線16臺套。邯鄲市環(huán)保局自2013年開始實施在線監(jiān)控數(shù)據(jù)旬報制度,即每10天對在線數(shù)據(jù)的超標、缺失、不變等異常情況進行通報。但由于未設置數(shù)據(jù)異常報警機制,企業(yè)需設專人實時監(jiān)控數(shù)據(jù),指標異常后無法做出及時響應,進而造成超標、超量排放等生產(chǎn)事故,造成環(huán)境效益的損失。為解決以上問題,筆者根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)流向,開發(fā)出一種在線環(huán)境報警系統(tǒng)。

1現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)流

  新興鑄管股份有限公司水、氣在線檢測數(shù)據(jù)流如圖1所示。

001.jpg

  圖1現(xiàn)有監(jiān)測數(shù)據(jù)流向圖其中,水、氣在線設備將所取數(shù)據(jù)經(jīng)通信鏈路上傳至市環(huán)保局數(shù)據(jù)服務器,再由市環(huán)保局將數(shù)據(jù)傳輸至省環(huán)保廳數(shù)據(jù)服務器。新興鑄管股份有限公司能源環(huán)保部再通過市環(huán)保局或省環(huán)保廳提供的Web進行數(shù)據(jù)查詢。此系統(tǒng)缺點在于公司能源環(huán)保部需設專人實時查看監(jiān)測數(shù)據(jù),步驟繁瑣,監(jiān)控強度大,數(shù)據(jù)異常反饋周期長,易造成環(huán)境效益損失。

2在線環(huán)境報警系統(tǒng)設計

  2.1系統(tǒng)的功能特點

  (1)數(shù)據(jù)全部采集自省環(huán)保廳網(wǎng)站,數(shù)據(jù)具有權(quán)威性與同步性;

  (2)可設置監(jiān)測指標閾值,監(jiān)測指標超標、缺失、不變等異常及時報警;

  (3)記錄所有報警信息,可人工輸入報警原因,方便企業(yè)分析原因并改進生產(chǎn)工藝;

  (4)架構(gòu)靈活,企業(yè)可隨意增減監(jiān)測設備及端口;

  (5)在現(xiàn)場及能源環(huán)保部均設聲光報警器,異常發(fā)生時提醒及時處理。

  2.2系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)

  此系統(tǒng)由兩大部分組成,即數(shù)據(jù)抓取子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)比較報警子系統(tǒng)。系統(tǒng)總體架構(gòu)在LAMP環(huán)境下。其中,Linux版本為Debian 7.6 x64 stable release,Apache版本為httpd.2.4.10.deb,MySQL版本為mysql5.6.4deb,PHP版本為php5.6.2.eb。

  (1)數(shù)據(jù)抓取子系統(tǒng)

  此子系統(tǒng)主要使用cURL+PHP來實現(xiàn)。cURL由瑞典cURL組織開發(fā),是一種可在命令行下或作為鏈接庫加載到其他程序中的解析URL語言的工具,支持DICT、FILE、FTP、FTPS、Gopher、HTTP、HTTPS、IMAP、LDAP、Telnet、TFTP等多種協(xié)議[4]。具體抓取流程如圖2所示。

002.jpg

  數(shù)據(jù)抓取完畢后保存至本地數(shù)據(jù)庫。由于水、氣在線傳感器每5 min向市環(huán)保局上傳一次監(jiān)測數(shù)據(jù),因此本地Linux服務器通過crond命令設定每5 min抓取一次數(shù)據(jù)。

  (2)數(shù)據(jù)比較報警子系統(tǒng)

  此子系統(tǒng)以上文抓取的數(shù)據(jù)為基礎,由閾值輸入頁面、后臺比較程序與聲光報警單元組成。企業(yè)廢物來源包括燒結(jié)機脫硫出入口、燒結(jié)機尾風電除塵出入口、高爐除塵煙筒出入口、廢水排放口等17類50種數(shù)據(jù),廢水監(jiān)測指標涵蓋排放量、COD、氨氮、石油類,廢氣監(jiān)測指標涵蓋排放量、工業(yè)粉塵、氮氧化物、二氧化硫等,數(shù)據(jù)種類繁多,數(shù)據(jù)量大。而數(shù)據(jù)庫的設計關(guān)系到系統(tǒng)運行性能,必須充分考慮數(shù)據(jù)的一致性、完整性、安全性、可伸縮性。因此數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設計如圖3所示。

003.jpg

  圖3中,cURL自參數(shù)表中取得參數(shù),將參數(shù)POST至省環(huán)保局服務器,接收HTML代碼用正則表達式處理,篩選所需數(shù)據(jù),保存至數(shù)據(jù)表中。

  后臺比較程序由PHP實現(xiàn),數(shù)據(jù)抓取完成后由后臺比較程序從限值表中將數(shù)據(jù)限值和相同數(shù)據(jù)持續(xù)時間等參數(shù)取出并與抓取數(shù)據(jù)進行比較。若超出限值或相同數(shù)據(jù)出現(xiàn)時間超出表中時間,則觸發(fā)聲光報警器報警。

  前端頁面由HTML+Jquery+Echarts構(gòu)成,主要提供限值輸入及抓取數(shù)據(jù)查詢功能,前端頁面如圖4所示。 

004.jpg

  聲光報警單元采用ATmega328P+ENC28J60 + 聲光報警器實現(xiàn)。其中,ATmega單片機是AVR系列中的高檔產(chǎn)品,與傳統(tǒng)51單片機相比,接口更加豐富,并且在穩(wěn)定性、節(jié)能性、抗干擾性等方面更勝一籌。而ENC28J60具有封裝小、針腳少、采用SPI協(xié)議等優(yōu)點[5]。聲光報警器采用安信威12 V有線報警器,聲光報警單元結(jié)構(gòu)如圖5所示。

005.jpg

  聲光報警單元為12 V電壓供電,采用被動方式接收數(shù)據(jù)。若抓取數(shù)據(jù)異常則服務器向ENC28J60綁定的IP地址發(fā)送報文,單片機接收到報警信號后即將PD0引腳電平拉高,進而使繼電器常開引腳閉合,觸發(fā)聲光報警器報警。與此同時,前端頁面則會彈出異常數(shù)據(jù)點,節(jié)能環(huán)保部工作人員根據(jù)異常情況就可及時解決相關(guān)問題,工作效率得到了大幅度提升。

3結(jié)論

  本文針對新興鑄管股份有限公司現(xiàn)有水、氣監(jiān)測系統(tǒng)中存在的問題進行了相關(guān)軟、硬件的設計。自在線報警系統(tǒng)上線以來,已抓取數(shù)據(jù)3 417 536條,觸發(fā)報警104次,有效避免了超標、缺失、不變等異常情況的發(fā)生,提升了環(huán)境效益及社會效益。形成了企業(yè)與環(huán)境協(xié)調(diào)、和諧、可持續(xù)發(fā)展的良好互動,特點鮮明,在同類企業(yè)中具有良好的示范作用。

  參考文獻

  [1] 陳榮軍,余祥云,譚洪舟,等.基于S3C6410的遠程無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].電子技術(shù)應用,2014,40(5):143146.

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